Биосфера является результатом взаимодействия



Цель работы: анализ функционирования биосферы как глобальной оболочки Земли, обсуждение гипотез происхождения жизни на Земле.

Теоретическое введение. Биосфера – одна из геосфер Земли,глобальная экосистема, включающая все живые организмы планеты. Она находится на высшем уровне иерархии живых систем. Термин «биосфера» предложил австрийский геолог Эдуард Зюсс (1873), определяя им пространство органической жизни на Земле. Впоследствии выдающийся русский ученый академик Владимир Иванович Вернадский в своем труде «Биосфера» (1926) дал более ёмкую трактовку этого термина. В соответствии с современными представлениями, биосфера – область существования и функционирования живых организмов. Биосфера не существует отдельно от других геосфер, она проникает в нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), охватывает всю гидросферу (гидробиосфера), поверхность суши (террабиосфера) и верхние слои литосферы (литобиосфера) – см. рис.4.1. Биосфера – активная оболочка Земли.


ней совместная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и служит основным средообразующим фактором (например, именно жизнь формирует химический состав воздуха). Биосфера – большая и сложная открытая динамическая система. Она осуществляет улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живыми организмами и окружающей их абиотической средой. При этом поддерживается так называемый гомеостаз – динамическое равновесие между всеми составляющими, важная роль в котором принадлежит живым организмам. Согласно В.И. Вернадскому, в состав биосферы входят живое, биогенное, биокосное и косное вещество, а также рассеянные и радиоактивные атомы, космическое вещество.

Биосфера – источник ресурсов для человека, обеспечивает питание, генетическое разнообразие, дает эстетическое удовольствие от созерцания созданных ею объектов. В то же время человек – часть биосферы, он полностью зависим от ее состояния.

Охрана биосферы – совокупность международных, государственных, политических, правовых, технических, социально-экономических, общественных и других природоохранных мероприятий, направленных на оптимальное сохранение устойчивого равновесия в биосфере, благоприятного для жизнедеятельности живых организмов, на рациональное использование, воспроизводство и сохранение материальных и энергетических природных ресурсов и параметров природных систем в интересах существующих и будущих поколений людей.

 


Биосфера является результатом взаимодействия

Рис.4.1. Материальные связи между геосферами (оболочками Земли).

Биологический (биогеохимический) круговорот (малый круговорот веществ в биосфере)круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. В отличие от большого (геологического), малый биогеохимический круговорот веществ совершается в пределах биосферы. Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. В результате выделения в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества (СО2, Н2О, N2 и др.). Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы для синтеза автотрофами органических веществ.

В биогеохимических круговоротах выделяют две части:

1) резервный фонд – это часть вещества, не связанная с живыми организмами;

2) обменный фонд – значительно меньшая часть вещества, которая связана прямым обменом между организмами и их непосредственным окружением. В зависимости от расположения резервного фонда биогеохимические круговороты можно разделить на два типа:

1) Круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота).


2) Круговороты осадочного типа с резервным фондом в земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа и др.).

Тезаурус. Биосфера, ноосфера, геосферы, биом, живое вещество, косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, геологический круговорот, биологический круговорот, биогеохимические циклы, продуктивность, первичная биомасса, биологическое разнообразие (биоразнообразие).

Вспомните термины из предыдущих работ:экосистема,трофические уровни, экологические пирамиды (биомасс, энергии) системное свойство. Они понадобятся для успешного выполнения заданий.

Задание 1. Составьте понятия из тезауруса, используя доступные Вам источники.

Задание 2.Обоснуйте границы биосферы в пределах атмосферы, гидросферы, литосферы, привлекая понятие «лимитирующий фактор». Отметьте границы биосферы (верхняя граница в атмосфере, нижняя граница в океане, нижняя граница в земной коре) на рис. 4.1.

 

Биосфера является результатом взаимодействия

Рис. 4.1. Границы биосферы

 

Таблица 4.1. Функции живого вещества


Функция живого вещества в биосфере Характеристика происходящих процессов Пример реализации функции
Энергетическая Преобразование полученной извне энергии  
Деструктивная Разложение и минерализация сложных веществ с возвращением химических элементов в биогеохимические циклы  
Концентрационная Накопление определенных химических элементов в различных средах в результате жизнедеятельности организмов  
Транспортная Перенос вещества  
Средообразующая Преобразование физико-химических параметров окружающей среды  
Газовая Изменение состава атмосферы  
Биохимическая Вовлечение химических элементов в биогеохимические циклы  

Задание 3.

3.1. Один из методов системных исследований – функциональный подход. Он изучает функции различных объектов и способы их реализации. В таблице 4.1 перечислены основные функции живого вещества и их характеристики. Выполнение этих функций возможно только на биосферном уровне организации живой материи. Завершите таблицу 4.1, приведя примеры реализации организмами указанных в ней функций.

3.2. Согласно основному положению иерархического подхода, системы на каждом уровне организации материи обладают системными свойствами, несводимыми к качествам их подсистем. Назовите системное свойство биосферы. (подсказка: обратитесь к табл. 4.1).

3.3. Некоторые ученые считают биосферу глобальной экосистемой. Однако биосфера является надсистемой для всех экосистем Земли. Подумайте над Вашим ответом на вопрос 3.2 и ответьте, можно ли считать, что биосфера обладает только свойствами экосистемы?

 


Классификация используется во многих науках для упорядочивания информации (вспомните таблицу Д.И. Менделеева, классификацию видов К. Линнея). Она позволяет установить иерархическую упорядоченность разнородных объектов. Классификация — способ распределения элементов некоторого множества объектов по классам. Например, экологические факторы делятся по происхождению на абиотические, биотические и антропогенные. Правила построения классификации 1. В одной и той же классификации необходимо применять одно основание. Например, по наличию ядра в клетке можно живые организмы разделить на прокариоты и эукариоты, и нельзя – на прокариоты, эукариоты и животные (последние – подкласс эукариот). 2. Объём членов классификации должен равняться объёму классифицируемого класса. Это означает, что каждый элемент классифицируемого множества должен попасть в какой-то класс. Пример – разделение организмов по типу питания на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. 3. Члены классификации должны взаимно исключать друг друга. Другими словами, каждый элемент должен попасть в один и только один класс. Скажем, консумент второго порядка не может быть продуцентом.

Задание 4. Великий российский ученый — энциклопедист В.И. Вернадский предложил классифицировать вещества на Земле следующим образом:


— живое вещество – все организмы Земли (от бактерии до кита);

— косное вещество – вещества, никогда не входившие в состав живых организмов (магматические горные породы);

— биогенное вещество – вещества, когда-то входившие в состав организмов (уголь, нефть, сланцы, торф );

— биокосное вещество – продукт взаимодействия живого вещества с косным веществом и абиотическими факторами (почва);

— космическое вещество – оседающая на поверхности Земли космическая пыль;

— радиоактивное вещество – вещество в радиоактивном распаде.

4.1. Соответствует ли такое распределение указанным выше требованиям к классификации?

4.2. Предложите свой вариант классификации веществ. (Для этого нужно выбрать основание для классификации и распределить указанные вещества по классам).

 

Один из общенаучных методов исследований – причинно-следственный анализ. С его помощью можно провести поиск причин и последствий экологических проблем, ведь все явления окружающего нас мира (в том числе и экологические проблемы) имеют одну или несколько причин. Выявить их – значит найти пути снижения вредного воздействия техносферы на биосферу.

Задание 5. На нашей планете с огромной скоростью исчезают виды животных и растений. К каким последствиям может привести снижение биологического разнообразия? Для ответа на поставленный вопрос составьте причино-следственную цепочку.


 

В настоящее время известен ряд гипотез появления жизни. Среди них:

…1. Креационизм: создание живых существ и человека Богом.

…2. Гипотезы, основанные на концепции самозарождения. Они включают предположения о спонтанном (случайном) появлении живых существ на нашей планете без участия внешних сил. Согласно этой модели, определённые части неорганических оболочек Земли содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. К гипотезам самозарождения относятся:

– Витализм (учение о наличии в живых организмах нематериальной силы, управляющей биологическими явлениями);

– Гипотеза Опарина-Холдейна (самозарождение жизни на Земле в так называемом первичном бульоне, существовавшем когда-то в гидросфере Земли в виде раствора высокомолекулярных соединений). Экспериментально показано, что в результате воздействия ультрафиолетовых лучей (а на ранних стадиях развития Земли, когда в атмосфере не было озонового слоя, ультрафиолет – компонент солнечного света беспрепятственно достигал поверхности Земли) в растворе из сложных молекул образуются аминокислоты и другие органические вещества.

Химическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних факторов. Усложнение структуры возникает в результате процессов самоорганизации, свойственных относительно сложным системам, например, углеродсодержащим молекулам.


3. Гипотезы, описывающие занесение жизни на Землю извне, но без участия Высших Сил. Согласно теории стационарного состояния, жизнь во Вселенной существовала вечно. Универсум всегда был способен поддерживать жизнь. В рамках этой модели биологические виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности: либо изменение численности, либо вымирание. Панспермия – гипотеза о появлении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни». Эта гипотеза постулирует вечность жизни во Вселенной и не объясняет ее возникновение.

Задание 6. Познакомьтесь с приведенными выше гипотезами происхождения жизни на Земле. Какая гипотеза кажется Вам наиболее обоснованной? Почему?

 

Ниже на рис. 4.2. и в табл. 4.2 представлены схема и анализ вариантов взаимодействия двух объектов (элементов системы) в рамках модели компенсационного гомеостата – иструмента системного анализа..

Биосфера является результатом взаимодействия

Рис 4.2. Модель компенсационного гомеостата.

 

Таблица 4. 2. Четыре режима взаимодействия на основе модели компенсационного гомеостата.


Режим Тип обратной связи Характер взаимодействия Результат взаимодействия
– – Оба элемента блокируют развитие друг друга Локальный регресс
+ – Элемент 1 способствует развитию элемента 2. Элемент 2 блокирует развитие элемента 1. Локальный изогресс*
– + Элемент 1 блокирует развитие элемента 2. Элемент 2 способствует развитию элемента 1. Локальный изогресс
  + + Оба организма стимулируют развитие друг друга Локальный прогресс

*Изогресс – изменение объекта без обретения и потери нового системного свойства

 

Данная модель находит применение в экологических исследованиях. Взаимодействие по модели компенсационного гомеостата может осуществляться как между отдельными организмами, например, (++) – симбиоз (мутуализм), (– –) – конкуренция, так и между оболочками Земли.

Задание 7.

7.1. Какой из представленных в табл. 4.2 режимов взаимодействия между техносферой и биосферой реализуется в настоящее время?

7.2. Какой режим соответствует переходу в ноосферу?

7.3. Опишите режим взаимодействия, обратный варианту, выбранному Вами в задании. 7.1.?

Владимир Иванович Вернадский, размышляя об особой биосферной функции человечества, пришел к выводу о переходе биосферы в ноосферу. Ноосфера (от греч. nόος – разум и σφαῖρα – шар) – сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.В. И. Вернадский сформулировал следующие условия перехода биосферы в ноосферу:


1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты, а так же способствовать ослаблению болезней.

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12. Исключение войн из жизни общества.

Задание 8. Можно ли считать, что на Земле уже произошел переход к ноосфере? Какие из перечисленных условий перехода выполнены в настоящее время? Дайте мотивированный ответ.

Задание 9. Известный американский эколог Б. Коммонер предложил четыре социально-экологических закона, которые в краткой афористичной форме отражают важные аспекты взаимодействия природы и общества. Соотнесите каждый из законов Б. Коммонера с его трактовкой:

Закон Б. Коммонера Трактовка (основной смысл) закона
1. «Все связано со всем»     2. «Все должно куда-то деваться»     3. «Природа знает лучше»     4. «Ничто не дается даром» А. Закон вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства: большое количество химических веществ накапливаются в природе в тех местах, где их не должно быть
Б. Закон отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере; предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.
В. Закон объединяет три других закона, потому что биосфера как глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеком, должно быть возмещено.
Г. Закон исходит из того, что «структуры организмов нынешних живых существ или организмов – современной природной экосистемы – наилучшие в том смысле, что они тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывает к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности.

 

Биосфера является результатом взаимодействия

 

Рис.4.3. Глобальное изменение среды

Задание 10. Проанализируйте рисунок 4.3 и ответьте письменно: какие антропогенные факторы наиболее сильно влияют на биосферу?

 

Вопросы для самоподготовки.

  1. Перечислите известные Вам гипотезы возникновения жизни на Земле.
  2. Перечислите функции живого вещества.
  3. Каково системное свойство биосферы?
  4. Может ли биосфера существовать вне взаимодействия с атмо-, гидро- и литосферой?
  5. Какими экологическими факторами ограничивается распространение живого в атмо-, гидро- и литосфере?
  6. Перечислите законы Коммонера.
  7. Выберите правильный ответ. В компонентную модель биосферы входят:

1) растения и абиотическая среда;

2) животные и магнитное поле Земли;

3) только организмы;

4) животные, растения и абиотическая среда.

8. Какое утверждение правильное? Чтобы выжить, человечество должно понимать, что биосфера формирует такие условия его жизни, как:

1) чистая вода, плодородная почва, пригодный для дыхания воздух;

2) плодородная почва, магнитное поле Земли, кислород атмосферы

3) чистый воздух, сила тяготения, красивый вид из окна.

 

Литература

  1. Богатырев Л.Г., Телеснина В.М. Словарь терминов и показателей, используемых при изучении биологического круговорота. — Под ред. Владыченского А. С. — М.: МАКС Пресс, 2010. – 184 с.
  2. Левченко В.Ф. Биосфера: этапы жизни. — СПб.: «Свое издательство», 2012 – 264 с
  3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – М.: Наука, 2001. – 376 с.
<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
  | Автомобильно-дорожный комплекс национальной экономики

Источник: helpiks.org

Биосфера является результатом взаимодействия

ВАРИАНТ 1

Задание А. Выпишите номера вопросов, против них запишите буквы правильных ответов.

  1. Оболочка Земли, заселенная живыми организмами, называется:
  2. а) гидросфера;

    б) литосфера;

    в) атмосфера;

    г) биосфера.

  3. Учение о биосфере было создано:
  4. а) Ж.Б. Ламарком;

    б) В.И. Вернадским;

    в) Э. Зюссом;

    г) Э. Леруа.

  5. Граница биосферы в атмосфере находится на высоте:
  6. а) 77 км;

    б) 12,5 км;

    в) 10 км;

    г) 2 км.

  7. Пленка жизни на поверхности Мирового океана называется:
  8. а) планктон;

    б) нектон;

    в) бентос;

    г) нейстон.

  9. В Мертвом море фактором, ограничивающим распространение жизни, является:
  10. а) отсутствие воды в жидкой фазе;

    б) концентрация соли свыше 270 г/л;

    в) отсутствие элементов минерального питания;

    г) все перечисленные условия.

  11. Живое вещество – это:
  12. а) совокупность всех растений биосферы;

    б) совокупность всех животных биосферы;

    в) совокупность всех живых организмов биосферы;

    г) нет правильного ответа.

  13. К косному веществу биосферы относятся:
  14. а) нефть, каменный уголь, известняк;

    б) вода, почва;

    в) гранит, базальт;

    г) растения, животные, грибы, бактерии.

  15. Концентрационная функция живого вещества состоит в способности:
  16. а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию;

    б) зеленых растений использовать СО2 и выделять в атмосферу О2;

    в) хемоавтотрофов окислять химические элементы;

    г) живых организмов накапливать различные химические элементы.

  17. Биосфера – это глобальная саморегулирующаяся система со своим входом и выходом:
  18. а) да;

    б) нет.

  19. Ноосфера – это:

а) сфера прошлой жизни;

б) сфера разумной жизни;

в) сфера будущей жизни;

г) правильного ответа нет.

Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.

  1. Живое вещество является мощной геологической силой, преобразующей лик планеты. Приведите примеры влияния живого вещества на оболочки Земли.
  2. Какое вещество биосферы называется биогенным? Приведите примеры.
  3. Почему граница биосферы в атмосфере находится на высоте 77 км?
  4. Перечислите функции живого вещества. Раскройте сущность энергетической функции.
  5. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать наличие в почве воды?
  6. Какое значение имеет азот в жизни растений?
  7. Составьте нектонную пищевую цепь в Мировом океане.
  8. Какое влияние на биосферу Земли оказало использование человеком огня?

ВАРИАНТ 2

Задание А. Выпишите номера вопросов, против них запишите буквы правильных ответов.

  1. Биосфера – это:
  2. а) водная оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    б) воздушная оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    в) твердая оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    г) часть всех оболочек Земли, заселенная живыми организмами;

  3. Термин “биосфера” был предложен:
  4. а) Ж.Б. Ламарком;

    б) В.И. Вернадским;

    в) Э. Зюссом;

    г) Э. Леруа.

  5. Границы биосферы в гидросфере проходит на глубине:
  6. а) 1 км;

    б) 2 км;

    в) 10 км;

    г) гидросфера заселена живыми организмами полностью.

  7. Сгущение жизни на дне Мирового океана называется:
  8. а) планктон;

    б) нектон;

    в) бентос;

    г) нейстон

  9. В пустыне Уайт Сэндс (США) фактором, ограничивающим распространение жизни, является:
  10. а) отсутствие воды в жидкой фазе;

    б) концентрация соли свыше 270 г/л;

    в) отсутствие элементов минерального питания;

    г) все перечисленные условия.

  11. Совокупность всех живых организмов биосферы В.И.Вернадский предложил назвать:
  12. а) жизнь;

    б) биомасса;

    в) живое вещество;

    г) правильного ответа нет.

  13. К биокосному веществу биосферы относятся:
  14. а) нефть, каменный уголь, известняк;

    б) вода, почва;

    в) гранит, базальт;

    г) растения, животные, грибы, бактерии.

  15. Газовая функция живого вещества состоит в способности:
  16. а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию;

    б) зеленых растений использовать СО2 и выделять в атмосферу О2;

    в) хемоавтотрофов окислять химические элементы;

    г) живых организмов накапливать различные химические элементы.

  17. Биосфера – это глобальная нерегулирующаяся система, имеющая вход, но не имеющая выхода:
  18. а) да;

    б) нет.

  19. Эжен Леруа:

а) создал учение о биосфере;

б) предложил термин “биосфера”;

в) предложил термин “ноосфера”;

г) был другом В.И. Вернадского.

Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.

  1. Приведите несколько определений биосферы.
  2. Какие факторы определяют границы биосферы в атмосфере?
  3. Каковы основные функции живого вещества в биосфере? Раскройте сущность концентрационной функции.
  4. Какое вещество биосферы является косным? Приведите примеры.
  5. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать наличие в почве минеральных веществ?
  6. Какое значение имеет калий в жизни растений?
  7. Приведите пример бентосной пищевой цепи.
  8. Какое значение оказало возникновение городов на биосферу Земли?

ВАРИАНТ 3

Задание А. Выпишите номера вопросов, против них запишите буквы правильных ответов.

  1. Оболочка Земли, заселенная живыми организмами, называется:
  2. а) гидросфера;

    б) литосфера;

    в) атмосфера;

    г) биосфера.

  3. Учение о биосфере было создано:
  4. а) Ж.Б. Ламарком;

    б) Ч. Дарвиным;

    в) Э. Зюссом;

    г) правильного ответа нет.

  5. Граница биосферы в литосфере на суше находится на глубине:
  6. а) 100-200 м;

    б) 1-2 км;

    в) 3-4 км;

    г) 100-200 км.

  7. Группа пассивно плавающих в толще Мирового океана живых организмов называется:
  8. а) планктон;

    б) нектон;

    в) бентос;

    г) нейстон.

  9. На склоне горы Мак-Кинли (Аляска) фактором, ограничивающим распространение жизни, является:
  10. а) отсутствие воды в жидкой фазе;

    б) концентрация соли свыше 270 г/л;

    в) отсутствие элементов минерального питания;

    г) все перечисленные условия.

  11. Совокупность всех живых организмов биосферы называется:
  12. а) косное вещество;

    б) биокосное вещество;

    в) живое вещество;

    г) биогенное вещество.

  13. К биогенному веществу биосферы относятся:
  14. а) нефть, каменный уголь, известняк;

    б) вода, почва;

    в) гранит, базальт;

    г) растения, животные, грибы, бактерии.

  15. Окислительно-восстановительная функция живого вещества состоит в способности:
  16. а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию;

    б) зеленых растений использовать СО2 и выделять в атмосферу О2;

    в) хемоавтотрофов окислять химические элементы;

    г) живых организмов накапливать различные химические элементы.

  17. Биосфера – это глобальная саморегулирующаяся система со своим входом и выходом:
  18. а) да;

    б) нет.

  19. Учение о ноосфере было разработано:

а) В.И. Вернадским;

б) Э. Леруа;

в) П.Тейаром-де-Шарденом;

г) все ответы верны.

Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.

  1. Кто первым создал стройное учение о биосфере?
  2. Какие факторы определяют границы биосферы в гидросфере?
  3. Перечислите основные функции живого вещества. Раскройте понятие газовой функции.
  4. Какое вещество биосферы является биокосным? Приведите примеры.
  5. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать наличие в почве гумуса?
  6. Какое значение имеет аэрация почвы в жизни растений?
  7. Как и почему с погружением в глубину меняется окраска водорослей?
  8. Перечислите три основные этапа в эволюции человека, которые оказали наибольшее влияние на биосферу.

ВАРИАНТ 4

Задание А. Выпишите номера вопросов, против них запишите буквы правильных ответов.

  1. Биосфера – это:
  2. а) водная оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    б) воздушная оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    в) твердая оболочка Земли, заселенная живыми организмами;

    г) часть всех оболочек Земли, заселенная живыми организмами;

  3. Термин “биосфера” был предложен:
  4. а) Ж.Б. Ламарком;

    б) В.И. Вернадским;

    в) Э. Леруа;

    г) правильного ответа нет.

  5. Граница биосферы определяются:
  6. а) наличием воды в жидкой фазе;

    б) благоприятным температурным режимом;

    в) уровнем радиации;

    г) наличием кислорода и углекислого газа;

    д) степенью солености воды;

    е) всеми перечисленными факторами.

  7. Группа активно плавающих в толще Мирового океана живых организмов называется:
  8. а) планктон;

    б) нектон;

    в) бентос;

    г) нейстон.

  9. В арктических пустынях фактором, ограничивающим распространение жизни, является:
  10. а) отсутствие воды в жидкой фазе;

    б) концентрация соли свыше 270 г/л;

    в) отсутствие элементов минерального питания;

    г) все перечисленные условия.

  11. Совокупность всех живых организмов биосферы В.И. Вернадский предложил называть:
  12. а) жизнь;

    б) биомасса;

    в) живое вещество;

    г) правильного ответа нет.

  13. К живому веществу биосферы относятся:
  14. а) нефть, каменный уголь, известняк;

    б) вода, почва;

    в) гранит, базальт;

    г) растения, животные, грибы, бактерии.

  15. Энергетическая функция живого вещества состоит в способности:
  16. а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию;

    б) зеленых растений использовать СО2 и выделять в атмосферу О2;

    в) хемоавтотрофов окислять химические элементы;

    г) живых организмов накапливать различные химические элементы.

  17. Биосфера – это глобальная саморегулирующаяся система, не имеющая входа и выхода:
  18. а) да;

    б) нет.

  19. Ноосфера – это:

а) стадия разумной жизни;

б) сфера разумной жизни;

в) стадия развития биосферы;

г) все ответы верны.

Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.

  1. В.И. Вернадский писал: “Живое вещество… подобно массе газа растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде”. Как вы понимаете это высказывание?
  2. Какие факторы определяют границы биосферы в литосфере?
  3. Что входит в понятие “живое вещество”?
  4. Перечислите основные функции живого вещества. Раскройте понятие окислительно-восстановительной функции.
  5. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать наличие в почве воздуха?
  6. Какое влияние оказывает фосфор на жизнь растений?
  7. Приведите пример планктонной пищевой цепи.
  8. Какое значение оказало одомашнивание растений и животных на биосферу Земли?

ВАРИАНТ 1

Задание А

  1. г
  2. б
  3. а
  4. г
  5. б
  6. в
  7. в
  8. г
  9. а
  10. б

Задание Б

  1. Изменение газового состава атмосферы; накопление горных пород и минералов; вовлечение в круговорот отмерших органических остатков и др.
  2. Биогенное – созданное живыми организмами: нефть, каменный уголь, известняк.
  3. Выше – сильное ультрафиолетовое излучение, низкая температура воздуха, отсутствие кислорода и углекислого газа, высокий уровень радиации.
  4. Энергетическая, окислительно-восстановительная, газовая, концентрационная. Энергетическая состоит в способности зеленых растений ассимилировать и передавать по пищевой цепи энергию Солнца.
  5. Почва – верхний, рыхлый, плодородный слой литосферы, на котором растут и развиваются растения. Чтобы доказать наличие в почве воды, надо поместить небольшое количество почвы в пробирку и нагреть ее – на поверхности пробирки появится конденсат.
  6. Атомы азота входят в состав многих органических молекул. В отсутствии этого вещества невозможны нормальный рост и накопление фитомассы стеблей и листьев растения.
  7. Пример: хамса – скумбрия – дельфин.
  8. Негативное – создание пирогенных ландшафтов, опустынивание, изменение экосистем. Например, Сахара, Калахари, саванны Австралии – пирогенные ландшафты.

ВАРИАНТ 2

Задание А

  1. г
  2. в
  3. г
  4. в
  5. а
  6. в
  7. б
  8. б
  9. б
  10. в

Задание Б

  1. Биосфера – живая оболочка Земли. Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми организмами. Биосфера – открытая, глобальная, саморегулирующаяся система со своим входом и выходом.
  2. Жесткий ультрафиолет, низкая температура воздуха, отсутствие кислорода и углекислого газа, высокий уровень радиации и др.
  3. Концентрационная функция состоит в способности живых организмов накапливать в себе химические элементы, например, кальций в раковинах моллюсков.
  4. Косное – вещество, которое формируется без участия живых организмов: результаты движения литосферных плит, метеориты, деятельность вулканов.
  5. Чтобы доказать наличие в почве наличие минеральных веществ, надо небольшое количество почвы растворить в воде, профильтровать, фильтрат выпарить. На часовом стекле останется небольшое количество минеральных солей.
  6. Ионы калия присутствуют в цитоплазм е всех живых клеток и участвуют во многих биохимических процессах. Одна из функций калия в организме растения – влияние на формирование корневой системы.
  7. Пример: детрит – двустворчатые моллюски – морские звезды.
  8. Негативное – концентрация населения и связанное с ней загрязнение среды бытовыми и промышленными отходами, исчезновение видов растений и животных и т.д.

ВАРИАНТ 3

Задание А

  1. г
  2. г
  3. в
  4. а
  5. в
  6. в
  7. а
  8. в
  9. а
  10. г

Задание Б

  1. В.И.Вернадский
  2. Высокое давление, отсутствие света, соленость водной среды выше 270 г/л.
  3. Энергетическая, окислительно-восстановительная, газовая, концентрационная. Газовая функция живого вещества состоит в способности живых организмов изменять газовый состав атмосферы, например, зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
  4. Биокосное – вещество биосферы, возникающее при взаимодействии живых организмов и окружающей среды – почва.
  5. Почва – верхний, рыхлый, плодородный слой литосферы, на котором растут и развиваются растения. Чтобы доказать наличие в почве гумуса, нужно поместить почву в пробирку и нагреть. Через некоторое время появится характерный запах горящей органики.
  6. Аэрация – это степень насыщенности почвы воздухом. Воздух необходим для дыхания корней растения.
  7. С погружением в глубину окраска водорослей меняется от зеленой до бурой и красной. Это связано с уменьшением количества солнечного света, попадающего в более глубокие слои воды и, соответственно с уменьшением количества хлорофилла и увеличением количества каротиноидов.
  8. Использование огня, неолитическая революция (одомашнивание растений и животных), научно-технический прогресс.

ВАРИАНТ 4

Задание А

  1. г
  2. г
  3. е
  4. б
  5. г
  6. в
  7. г
  8. а
  9. б
  10. г

Задание Б

  1. Живое вещество распространено почти по всей земной поверхности, там, где есть подходящие условия для жизни. Живое вещество оказывает мощное давление на все оболочки Земли. Например, изменяет газовый состав атмосферы, способствует образованию горных пород, окисляет горные породы и др.
  2. Наличие воды в жидкой фазе, наличие свободного кислорода и углекислого газа, определенный температурный режим, наличие минимума минерального питания и др.
  3. Совокупность всех живых организмов биосферы.
  4. Окислительно-восстановительная функция заключается в способности живых организмов окислять и восстанавливать химические элементы.
  5. Чтобы доказать наличие в почве воздуха, нужно небольшое количество почвы бросить в воду – будут заметны выделяющиеся пузырьки воздуха.
  6. Атомы фосфора входят в состав многих органических молекул. Недостаток этого вещества у растений угнетает процессы цветения и плодоношения.
  7. Пример: фитопланктон – зоопланктон – медуза.
  8. Негативное – изменение экосистем, исчезновение многих видов растений и животных.

Источник: urok.1sept.ru

Биосфера считается самой глобальной экосистемой нашей планеты. Она состоит из нескольких сфер. К ней относится гидросфера, то есть все водные ресурсы и водоемы Земли. Это Мировой океан, подземные и поверхностные воды. Вода – это и жизненное пространство многих живых существ, и необходимое вещество для жизни. Она обеспечивает протекание многих процессов.

В составе биосферы есть атмосфера. В ней существуют различные организмы, а сама она насыщенна различными газами. Особую ценность представляет кислород, необходимый для жизни всем организмам. Также атмосфера играет важнейшую роль в круговороте воды в природе, влияет на погоду и климат.

Литосфера, а именно верхний слой земной коры, входит в биосферу. Он населен живыми организмами. Так, в толще Земли обитают насекомые, грызуны и другие животные, произрастают растения, а на поверхности живут люди.

Мир флоры и фауны – это важнейшие обитатели биосферы. Они занимают огромное пространство не только на земле, но и неглубоко в недрах, населяют водоемы и встречаются в атмосфере. Формы растений различны: от мхов, лишайников и трав до кустарников и деревьев. Что касается животных, то наименьшие представители – одноклеточные микробы и бактерии, а наибольшие – наземные и морские существа (слоны, медведи, носороги, киты). Все они отличаются широким разнообразием, и каждый вид важен для нашей планеты.

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Влияние человека на биосферу является неоднозначным. С каждым столетием антропогенная деятельность становится более интенсивной, разрушительной и масштабной, поэтому люди способствуют возникновению не только локальных экологических проблем, но и глобальных.

Одним из результатов влияния человека на биосферу является сокращение численности флоры и фауны на планете, а также исчезновение многих видов с лица земли. Например, ареалы растений уменьшаются в связи с земледельческой деятельностью и вырубкой лесов. Множество деревьев, кустарников, трав являются вторичными, то есть вместо первичного растительного покрова были посажены новые виды. В свою очередь, популяции животных уничтожаются охотниками не только ради добычи пропитания, но и с целью продажи ценных шкур, костей, плавников акул, бивней слонов, рогов носорогов, различных частей тела на черном рынке.

Довольно сильно антропогенная деятельность влияет на процесс почвообразования. Так, вырубка деревьев и распашка полей приводит к ветровой и водной эрозии. Изменение состава растительного покрова приводит к тому, что другие виды участвуют в процессе образования почв, а, значит, образуется иной тип грунта. Из-за использования в земледелии различных удобрений, сброса в землю твердых и жидких отходов, изменяется физико-химический состав почвы.

Демографические процессы оказывают негативное влияние на биосферу:

  • возрастает численность населения планеты, которое все больше потребляет природных ресурсов;
  • увеличиваются масштабы промышленного производства;
  • появляется больше отходов;
  • увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий.

Стоит отметить, что люди способствуют загрязнению всех слоев биосферы. Источников загрязнения на сегодняшний день существует огромное многообразие:

  • выхлопные газы автотранспорта;
  • частицы, выделяющиеся при сгорании топлива;
  • радиоактивные вещества;
  • нефтепродукты;
  • выбросы химических соединений в воздушную среду;
  • твердые бытовые отходы;
  • пестициды, минеральные удобрения и агрохимия;
  • грязные стоки как промышленных, так и коммунальных предприятий;
  • электромагнитные приборы;
  • ядерное топливо;
  • вирусы, бактерии и чужеродные микроорганизмы.

Все это приводит не только к изменению экосистем и сокращению биоразнообразия на земле, но и к климатическим изменениям. Из-за влияния человеческого рода на биосферу происходит парниковый эффект и образование озоновых дыр, таяние ледников и глобальное потепление, изменение уровня океанов и морей, выпадение кислотных осадков и т.п.

Со временем биосфера становится все более неустойчивой, что приводит к разрушению многих экосистем планеты. Многие ученые и общественные деятели выступают за то, чтобы снизить влияние человеческого сообщества на природу, с целью сохранить биосферу Земли от уничтожения.

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

  • Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
  • Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
  • Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
  • Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
  • Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
  • Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
  • Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

  • кислород;
  • озон;
  • СО2;
  • аргон;
  • азот;
  • водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

  • кварц;
  • полевой шпат;
  • оливин;
  • апатиты;
  • гипс;
  • карналлит;
  • кальцит;
  • фосфориты;
  • сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.

Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

  • Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
  • Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
  • Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
  • Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
  • Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

  • геохимических;
  • биологических;
  • биогенных;
  • геологических;
  • миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

  • биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
  • показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
  • специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
  • деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
  • существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
  • солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.

Источник: ECOportal.info


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.